Hij scheurt over de piste, raast in het rond, doorheen de competitie, zijn tegenstrevers voorbij. Speed Racer (Emile Hirsch) is een natuurtalent achter het stuur. Hij is in de wieg gelegd voor het racen met wagens, hij is agressief, instinctief en bovenal onbevreesd. Zijn enige echte rivaal is de herinnering aan de broer die hij verafgoodde, de legendarische Rex Racer. Rex stierf tijdens een race en liet een erfenis na die Speed te allen prijze wil tot een goed einde wil brengen. Speed is trouw aan het familiebedrijf, dat wordt geleid door zijn vader, pa Racer (John Goodman), de ontwerper van Speeds razende Mach 5. Wanneer Speed een winstgevend en aanlokkelijk aanbod van Royalton Industries afwimpelt, haalt hij zich niet enkel de woede van de maniakale eigenaar (Roger Allam) op de hals, hij brengt ook een verschrikkelijk geheim aan het licht ... Enkele grote races worden vervalst door een handvol meedogenloze invloedrijke figuren die de toprijders manipuleren om hun winst op te drijven. Als
Speed weigert voor Royalton te rijden, dan zal Royalton ervoor zorgen dat hij nooit meer met zijn Mach 5 een finishlijn zal halen... De enige mogelijkheid die Speed heeft om het racebedrijf van zijn familie en zijn geliefde sport te redden, is Royalton verslaan op zijn eigen terrein. Met de steun van zijn familie en zijn trouwe vriendin Trixie (Christina Ricci) gaat Speed samenwerken met zijn rivaal van weleer, de mysterieuze Racer X (Matthew Fox), om de race te winnen die zijn broer het leven kostte: de levensgevaarlijke crosscountry rally, genaamd The Crucible.